JP2007023915A - 密閉型圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】二酸化炭素などの高圧冷媒を使用した場合、ボルトの締結により組立てられた圧縮機構部の当接部の隙間を通して高圧の冷媒ガスが圧縮機構部内に漏れ込み、圧縮機の効率が低下する。
【解決手段】密閉容器内にボルト等により締結された圧縮機構部を溶接等で固定するとともに、この圧縮機構部を駆動する電動機と前記圧縮機構部に前記密閉容器内の潤滑油を供給するための給油機構を配設し、前記ボルト等により締結された前記圧縮機構部の当接部に潤滑油溝を設けたことによりボルトの締結により組立てられた圧縮機構部の当接部の隙間を潤滑油でシールすることにより高圧な冷媒ガスの漏れ込みを防止することで、高効率な運転を可能にする。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷凍サイクル装置等に用いられる密閉型圧縮機の高効率化の技術に係わり、吐出圧力が高圧となる、例えば二酸化炭素（以下、ＣＯ２）を冷媒として用いる圧縮機に関するものである。

従来、この種の密閉型圧縮機は、図６に示すように密閉容器１００内に溶接や焼き嵌めなどして固定した主軸受部材１０２とこの主軸受部材１０２にボルト１０３にて固定した固定渦巻羽根部材１０４との間に固定渦巻羽根部材１０４と噛み合う旋回渦巻羽根部材１０５を挟み込み、この旋回渦巻羽根部材１０５と主軸受部材１０２との間に旋回渦巻羽根部材１０５の自転を防止して円軌道運動するように案内するオルダムリングなどによる自転防止機構１０６を設けて駆動軸１０１のクランク軸１０１ａにて旋回渦巻羽根部材１０５を偏心駆動することによりスクロール式の圧縮機構部１０７を構成している。この圧縮機構部１０７は密閉容器１００外に通じた吸入管１０８から固定渦巻羽根部材１０４の外周部の吸入空間に冷媒ガスを吸入して圧縮し、所定の圧力になった冷媒ガスを固定渦巻羽根部材１０４の中央部の吐出孔１０４ａからマフラー１１０内に吐出された後に圧縮機構部１０７内のガス通路１１１を経て電動機１１２を冷却した後、圧縮機機構部１０７の外周の連通溝（図示せず）を通過し吐出管１０９より密閉容器１００外に排出させる構成となっている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−００２９２２号公報

しかしながら、従来の密閉型圧縮機の構成では、主軸受部材と固定渦巻羽根部材を当接させてボルト止めしているためボルトの締結による歪や、主軸受部材を密閉容器に溶接や焼き嵌めしたときの歪により当接部に微小な隙間が生じてしまう。そのためガス通路や連通溝を通る高圧の冷媒ガスがこの微小な隙間を通して圧縮機構部内に漏れ込んでしまい圧縮機の効率低下を発生させてしまう。特に、冷凍サイクル装置等に使用しているＨＦＣ（フッ素化合物）冷媒等を、例えばＣＯ２の冷媒に代えた場合は吐出圧力がＣＯ２の超臨界圧力に相当する１５メガパスカル位の非常な高圧となり、高圧側と低圧側との差圧がＨＦＣ冷媒の約３倍から５倍と大きくなるためその影響は顕著なものとなってしまう。

したがって、本発明の目的は、ＣＯ２のような高圧冷媒を使用した場合にも圧縮機構部への冷媒ガスの漏れ込みを防止することで、高効率な運転ができる密閉型圧縮機を提供することにある。

前記従来の課題を解決するために、主軸受部材と固定渦巻羽根部材の当接部にシールのために十分な潤滑油を供給するものである。

これによって、ＣＯ２のような高圧冷媒を使用した場合でも圧縮機構部のシール性を良好に保つことが出来るため、高圧冷媒が圧縮機構部内に漏れ込むことを防止でき高効率な運転ができる。

本発明の効果はＣＯ２のような高圧冷媒を使用した場合に対して、高効率な運転ができる。

第１の発明は、密閉容器内に溶接や焼き嵌めなどして固定した主軸受部材とこの主軸受部材にボルト等による締結にて当接固定させた固定渦巻羽根部材との間に固定渦巻羽根部材と噛み合う旋回渦巻羽根部材を挟み込み、この旋回渦巻羽根部材と主軸受部材との間に旋回渦巻羽根部材の自転を防止して円軌道運動するように案内するオルダムリングなどによる自転防止機構を設けて駆動軸のクランク軸にて旋回渦巻羽根部材を偏心駆動する圧縮機構部と、この圧縮機構部を駆動軸を介して駆動するための電動機を配設し、この圧縮機構部を潤滑するための潤滑油を底部に設けるとともに、主軸受部材と固定渦巻羽根部材の当接部に潤滑油溝を設け、この潤滑油溝に潤滑油を供給することにより主軸受部材と固定渦巻羽根部材をボルト等にて締結固定したことによる歪や主軸受部材を密閉容器に溶接や焼き嵌めしたときの歪により当接部に発生する微小な隙間を潤滑油でシールすることが出来るため、冷媒ガスが圧縮機構部内に漏れ込むことを防止し高効率な運転ができる。

第２の発明は、給油機構から圧縮機構に供給された潤滑油を潤滑油導入孔を通して当接部の潤滑油溝に直接供給することが出来るため、シールに十分な潤滑油を安定的に供給することができる。

第３の発明は、密閉容器内に吐出された冷媒ガスを吐出管に導くために設けた圧縮機構内の連通孔や圧縮機構外の連通溝を当接部位置で断面積を拡大することで冷媒ガスの流速を急減速することで冷媒ガス中に含まれる噴霧状の潤滑油を分離することができる。また、分離した潤滑油は当接部のシールに利用できるため、油吐出を抑えるとともに高効率な運転が出来る。

第４の発明は、連通孔の小断面積側の開口高さを当接部よりも上方に位置するようにノズル部を設けたもので、冷媒ガスから分離された潤滑油を当接部に貯めることができるため効率よくシールすることが出来る。

第５の発明は、冷媒として二酸化炭素を用いたことにより、当接部からの高圧な冷媒ガスの圧縮機構内部への漏れ込みを当接部の潤滑油のよるシールで防止するため圧縮機の高効率化の効果が顕著となる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態における密閉型圧縮機の断面図を示すものである。

また、図２は図１におけるＡ−Ａ断面の要部拡大図を示すものである。

図１において、密閉容器１内に、圧縮機構部２とこれを駆動する電動機３が上下に配置されている。電動機３は密閉容器１の内側に焼き嵌めや溶接などして固定された固定子４と、この固定子４の内側に回転自在に位置する回転子５とからなり、この回転子５には駆動軸６が貫通状態で結合されている。この駆動軸６の上向きとなっている一端は上記圧縮機構部２の一部を構成する固定部材としての主軸受部材７に固定された軸受８により回転自在に支持されている。駆動軸６の軸受８により支持されている側の先端には駆動軸６に対して偏心運動を行うクランク軸９が備えられている。

一方、圧縮機構部２は、固定鏡板１０ａからうず巻き状の固定羽根１０ｂが立ち上がった固定渦巻羽根部材１０と旋回鏡板１１ａからうず巻き状の旋回羽根１１ｂが立ち上がっ
た旋回渦巻羽根部材１１とを向かい合わせに噛み合わせて双方間に複数の圧縮室３２を形成し、固定渦巻羽根部材１０を主軸受部材７にボルト５１で固定するとともに、これらの間に旋回渦巻羽根部材１１を挟み込んで主軸受部品７により自転防止機構１２を介しバックアップしている。

また、旋回鏡板１１ａの旋回羽根１１ｂとは反対側の背面に対向する主軸受部品７には環状シール部材７ａが設けられてあり、その内側には吐出圧とほぼ同等の圧力となる潤滑油溜まり２３を設け、外側には圧縮室３２につながる中間圧力の背圧室３３を構成している。

この状態で、旋回渦巻羽根部材１１の自転を自転防止機構１２により防止しておいて、クランク軸９により旋回渦巻羽根部材１１をこの旋回渦巻羽根部材１１に接合した旋回軸受１３を介して円軌道に沿った旋回運動のみをさせる。これによって、圧縮室３２は容積を減少させながら例えば周辺部から旋回羽根１１ｂと固定羽根１０ｂの中心に向かって移動されながら、固定渦巻羽根部材１０の周辺部に設けた吸入孔（図示せず）から冷媒ガス等を吸入し、圧縮する。圧縮した冷媒ガス等は固定渦巻羽根部材１０の中心部にある吐出孔１５を通り、密閉容器１内のマフラー１６内に吐出される。マフラー１６内に吐出された冷媒ガスは圧縮機構部２の設けたガス通路２ａを通り電動機３のを冷却した後、圧縮機構部２の外周部に設けた連通溝２ｂを通り圧縮機構部２の上部空間に送られる。その後、吐出管１７を経て密閉容器１外に吐出され冷凍サイクル（図示せず）に供給される。この冷凍サイクルを経た冷媒ガスは吸入管１８を経て吸入孔に戻され、以降繰り返し利用される。

また、駆動軸６の下向きとなる他端側は密閉容器１内に焼き嵌めや溶接などして固定された副軸受部材３６に設けられた副軸受１９によって回転自在に支持されており、駆動軸６の他端側の先端には容積型のポンプ２０を用いた給油機構３７を備えている。この給油機構３７は、ポンプ２０により潤滑油貯留部２１から潤滑油を吸入して駆動軸６の中心に軸方向に設けられた給油通路２２を通じクランク軸９の上部に位置する旋回渦巻羽根部材１１の中央部背面に位置する潤滑油溜まり２３に供給する。この潤滑油溜まり２３への潤滑油の供給圧は圧縮機構部２の吐出圧とほぼ同等に設定され、圧縮機構部２が冷媒ガスを圧縮するときに旋回渦巻羽根部材１１が固定渦巻羽根部材１０から離れるのを防止するための背圧を与える。また、潤滑油溜り２３には主軸受部材７と固定渦巻羽根部材１０の当接部３４に設けられた潤滑油溝２４に潤滑油を供給するための潤滑油導入孔２５が開口している。潤滑油溝２３はガス通路２ａや連通溝２ｂと同様にほぼ吐出圧に設定され、ガス通路２ａや連通溝２ｂよりも内側の当接部に設けられているため、当接部３４の背圧室３３側の隙間に潤滑油が入り込み隙間をシールすることでガス通路２ａや連通溝２ｂにある高圧の冷媒ガスが背圧室３３に漏れ込むことを防止することができる。

（実施の形態２）
図３および図４は、本発明の第２の実施の形態における密閉型圧縮機の断面図をそれぞれ示すものである。

図３においては圧縮機構部２の外周に設けた連通溝２ｂを当接部３４の位置で断面積を拡大するように小断面連通溝２６と大面積連通溝２７とで構成することで冷媒ガスの流速が急減速し冷媒ガス中に含まれる噴霧状の潤滑油を分離することができる。また、分離した潤滑油は自重により当接部に滴下し当接部のシールに利用できるため、吐出管１７から圧縮機外に飛出る油吐出を抑えることで高効率な運転が出来る。

また、図４においては圧縮機構部２の内部に設けた連通孔２ｃを小断面連通孔２８と大断面連通孔２９とで構成し、小断面連通孔２８の開口部高さを当接部よりも上方に位置す
るようにノズル部３０を設けたもので、冷媒ガスから分離された潤滑油を当接面に貯めることができるため効率よくシールすることが出来る。

（実施の形態３）
冷媒ガスとしてＣＯ２冷媒を用いたことにより、高圧の冷媒ガスと背圧室３３内の圧力差が大きくなる場合は当接部の隙間を潤滑油でシールすることで、よりその効果が顕著となる。

以上のように、本発明にかかる密閉型圧縮機は、主軸受部材と固定渦巻羽根部材の当接部に潤滑油を供給することでボルトによる締結歪や主軸受部材を密閉容器に溶接固定するときの溶接歪により発生する当接面の隙間が潤滑油でシールされるため高圧の冷媒ガスが圧縮機構部内の背圧室に漏れ込むことを防止でき、高効率な運転ができる。

また、この密閉型圧縮機はスクロール方式の圧縮機に限定するものではなく、密閉容器内が高圧の冷媒ガスで満たされる構造のロータリー方式の圧縮機にも利用可能である。

本発明の実施形態１における密閉型圧縮機の縦断面図 本発明の実施形態１におけるＡ−Ａ断面の要部拡大図 本発明の実施形態２における密閉型圧縮機の縦断面図 本発明の実施形態２における他の実施例における密閉型圧縮機の縦断面図 本発明の実施形態２における他の実施例における要部拡大図 従来の密閉型圧縮機の縦断面図

符号の説明

１ 密閉容器
２ 圧縮機構部
３ 電動機
３４ 当接部
３７ 給油機構
５０ 密閉型圧縮機
５１ ボルト

Claims (5)

1. 密閉容器内にボルト等により締結された圧縮機構部を溶接等で固定するとともに、この圧縮機構部を駆動する電動機と前記圧縮機構部に前記密閉容器内の潤滑油を供給するための給油機構を配設し、前記ボルト等により締結された前記圧縮機構部の当接部に潤滑油溝を設けた密閉型圧縮機。
2. 潤滑油溝に給油機構から供給された潤滑油を導入するための潤滑油導入孔を開口させた請求項１に記載の密閉型圧縮機。
3. 密閉容器内にボルト等により締結された圧縮機構部を溶接等で固定するとともに、この圧縮機構部を駆動する電動機と前記圧縮機構部に前記密閉容器内の潤滑油を供給するための給油機構を配設し、前記圧縮機構部の外周に設け冷媒ガスをこの圧縮機機後部と前記密閉容器との間を流すための連通溝を設けるとともにこの連通溝を前記ボルト等により締結された前記圧縮機構部の当接部位置で小断面連通溝と大断面連通溝に分割した密閉型圧縮機。
4. 密閉容器内にボルト等により締結された圧縮機構部を溶接等で固定するとともに、この圧縮機構部を駆動する電動機と前記圧縮機構部に前記密閉容器内の潤滑油を供給するための給油機構を配設し、前記圧縮機構部の内部に冷媒ガスを流すための連通孔を設けるとともにこの連通孔を小断面連通孔と大断面連通孔とで構成し、小断面連通孔の開口部高さを当接部よりも上方に位置するようにノズル部を設けた密閉型圧縮機。
5. 冷媒ガスとして二酸化炭素を用い、超臨界圧力まで圧縮することを特徴する請求項１から請求項４のいずれかに記載の密閉型圧縮機。

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